Задание №19 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Для ответа на вопрос задачи проанализируем состояние воды внутри ведра во время свободного падения.

1. Физическое явление. Когда ведро с водой свободно падает (сопротивлением воздуха мы пренебрегаем по условию), и ведро, и находящаяся в нём вода движутся с одинаковым ускорением — ускорением свободного падения $g$. В этом случае система находится в состоянии невесомости.

2. Давление внутри жидкости. Согласно закону Паскаля, давление внутри жидкости на глубине $h$ определяется формулой гидростатического давления: $p = \rho \cdot g_{eff} \cdot h$, где $\rho$ — плотность жидкости, а $g_{eff}$ — эффективное ускорение (ускорение свободного падения относительно стенок сосуда). Поскольку ведро и вода падают с одинаковым ускорением $g$, их относительное ускорение равно нулю: $g_{eff} = g - g = 0$. Следовательно, гидростатическое давление воды на дно и стенки ведра становится равным нулю.

3. Причина вытекания. Вода вытекает из отверстий в обычном состоянии под действием силы тяжести, которая создает избыточное давление на нижние слои жидкости. В состоянии свободного падения слои воды перестают давить друг на друга и на стенки сосуда. Так как разности давлений между внутренней частью ведра и внешней средой (у отверстий) нет, вода не будет выливаться через отверстия в дне и боковых стенках.

4. Вывод. Вода не будет выливаться из отверстий, так как в состоянии свободного падения наступает невесомость и гидростатическое давление внутри жидкости исчезает.

Ответ: Вода выливаться не будет.

Источник: ФИПИ